Técnica de análisis de accidentes de tránsito: Seguridad vial

PPD / IT/NT 05 PROGRAMA MASTER EN INGENIERIA CIVIL U N I V E R S I D A D D E P I U R A Campus Lima Técnica de análisis de accidentes de tránsito: Seguridad vial Preparado por el Ing. Civil Jorge A. Timaná Rojas, Master en Ingeniería por la University of British Columbia, para el Programa Master de Ingeniería Civil con Mención en Ingeniería Vial de la Universidad de Piura. Nº de págs. 13 1

TEMA 5 TÉCNICA DE ANÁLISIS DE ACCIDENTES DE TRÁNSITO: SEGURIDAD VIAL 1 INTRODUCCIÓN 2 PROGRAMAS DE SITIOS RIESGOSOS 2.1 MEDICIÓN DE FRECUENCIA DE ACCIDENTES DE TRÁNSITO 2.2 MEDICIÓN DE TASA DE ACCIDENTES DE TRÁNSITO 2.3 MÉTODO DE LA TASA DE FRECUENCIA 2.4 MÉTODO DE SEVERIDAD 3 PROBLEMAS PARA IDENTIFICAR LOS SITIOS PELIGROSOS 3.1 PERIODO DE TIEMPO Y LONGITUD DE LA SECCIÓN 3.2 ACCIDENTES OBSERVADOS Y ESPERADOS 4 TÉCNICAS ESTADÍSTICAS CLÁSICAS PARA IDENTIFICAR SITIOS PELIGROSOS 4.1 TÉCNICA DEL INTERVALO DE CONFIANZA 4.2 TÉCNICA DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD 4.3 SELECCIÓN DEL MÉTODO DE IDENTIFICACIÓN 5 ASIGNANDO VALORES A LOS ACCIDENTES 2

Seguridad Vial 1 1. Introducción La seguridad vial viene siendo una seria preocupación desde la aparición del automóvil, aproximadamente 12 décadas atrás. No obstante esta preocupación, los problemas en seguridad vial no sólo se ha mantenido con el paso de los años, sino que han aumentado y causando enormes costos económicos y sociales. Es comúnmente aceptado que son muchos los costos asociados con el movimiento de vehículos, tales como la contaminación del aire, el ruido, la contaminación visual y las colisiones. Sin embargo, los costos económicos y sociales relacionados con accidentes de tránsito, como son pérdidas de propiedad (autos y otros), heridos y muertos atribuidos a los accidentes de tránsito, con la consiguiente pena y aflicción que golpea a miles de personas, exceden largamente los otros costos asociados al flujo vehicular. En 1995, hubo en British Columbia, 534 muertes por accidentes de tránsito, cerca de 50,000 heridos y 180,000 accidentes con daños a la propiedad. El costo directo anual para esta provincia del oeste de Canadá está conservadoramente estimado en 2.0 billones de dólares canadienses. Consecuentemente, la importancia de reducir los costos sociales y económicos debido a los accidentes de tránsito no se debe subestimar. Reconociendo esta importancia, la mayoría de autoridades y agencias de las redes viales canadienses han establecido Programas de Implementación de Seguridad Vial (RSIPs, por sus siglas en inglés). La meta principal de estos programas, es identificar los sitios que podrían tener problemas de seguridad vial, denominados sitios peligrosos 2, y establecer medidas de solución con el fin de corregirlos. En términos extensos, el desarrollo de RSIPs involucra las siguientes funciones: Identificación de la ubicación o detección (por ejemplo, localizar sitios que son considerados peligrosos), Identificación de los problemas o diagnóstico (por ejemplo, qué causas identificadas de aquellos sitios los hace peligrosos) Identificación de la solución o rectificación (por ejemplo, dados estos sitios y sus problemas, qué medidas de solución son efectivas para aliviar el problema). 1 Extraído y adaptado del documento Traffic Safety by Dr Tarek Sayed, P.Eng, Departament of Civil Engineering University of British Columbia, 1996. 2 Nota del autor: los terminos sitio peligroso, propenso a colisión, y punto negro son usados indistintamente en análisis de seguridad vial. 3

El enfoque principal de este documento estará orientado a la primera función (la detección). Para identificar los sitios peligrosos, pueden usarse diferentes formas de medir los accidentes. Se discutirá en este artículo las técnicas estadísticas que se requieren para el proceso de detección. 2. Programas Punto Negro Los programas para ubicar sitios peligrosos de manera usual suelen llamarse Programas Punto Negro. La premisa básica de estos programas es que el diseño vial juega un papel muy importante en la ocurrencia de muchos accidentes de tránsito. Esto es, desarrollando los elementos de ingeniería de los sitios peligrosos, se puede evitar una significativa proporción de accidentes. Los sitios problema, pueden definirse como sitios específicos (intersecciones o secciones cortas de vías) o podría haber definiciones extensas como son rutas u áreas. Una definición más reciente está reservada para áreas residenciales. Estos sitios se consideran usualmente como subcategorías de un sistema vial. Los criterios de categorización, pueden ser diferentes, en los cuales se incluyen si la ubicación es en un área urbana o rural, y la clase de la vía (Ej. Autopista, vía arterial, colectora, etc.). En los programas punto negro, un sitio peligroso se define como alguna ubicación (sección o intersección) que exhibe un alto potencial de accidentes como regla establecida. Este alto potencial para accidentes puede ser expresado en términos de alguna medida, tal como frecuencia, tasa, severidad o una combinación de ambas. A continuación se hace una descripción de las medidas más comúnmente usadas para identificar sitios peligrosos. 2.1 MEDICIÓN DE LA FRECUENCIA DE LOS ACCIDENTES DE TRÁNSITO La medida de la frecuencia de los accidentes de tránsito (CF por sus siglas en inglés), se define como el número de accidentes por sitio o ubicación durante un periodo de tiempo específico. Si los CF observados se igualan o exceden un valor predefinido, la ubicación se considera peligrosa. Suelen usarse numerosas y diferentes longitudes y/o años de data. El criterio predefinido de frecuencia usualmente varía por tipo de área (urbana / rural) u otras variables como clase de la vía. El uso de un mapa de accidentes con pines ha sido uno de los 4

métodos más antiguos de identificar sitios peligrosos. Cada accidente se representa por un pin en el mapa. Se pueden utilizar diferentes colores y tamaños de pines para indicar tipo y severidad de los accidentes. Desde el mapa, los sitios que tienen aglomeraciones de accidentes (alta frecuencia) se pueden identificar fácilmente. Además, el uso de dos mapas de pines, uno para el año actual y otro para el año precedente puede ser útil para fines comparativos. Este proceso puede automatizarse utilizando un Software de Sistema de Información Geográfica (GIS). Los defensores de usar la medida de la frecuencia para identificar sitios peligrosos, argumentan que los sitios identificados por este método tienen un alto número de accidentes y consecuentemente tienen una alto potencial de reducción de accidentes. El problema con usar el método de la frecuencia, sin embargo, es que éste no considera el efecto de la exposición al tránsito, Por ejemplo, 10 accidentes por kilómetro podrían considerarse alto para una sección que soporta 15,000 veh/día, y bajo para otra sección que soporta 40,000 veh/día. 2.2 MEDICIÓN DE TASA DE ACCIDENTES DE TRÁNSITO La medida de la tasa de accidentes (CR por sus siglas en inglés) se define como los accidentes por millón-vehículo-kilómetros (mvk) por sección, y accidentes por millónvehículo-registrados (mev por sus siglas en inglés) para intersecciones: Secciones : 6 N *10 CR = (1) L * AADT * t *365 Intersecciones : 6 N *10 CR = (2) AADT * t *365 Donde: N = Número de accidentes observados durante un periodo t, L = Longitud del segmento (km), AADT = Volumen de tránsito promedio diario anual t = Periodo de observación (años) 5

El cálculo de las tasas de accidentes requiere de la disponibilidad de un conjunto de datos de volumen de tránsito. El conjunto de datos de volumen puede estructurarse para un sitio referencial compatible con el método. Ubicaciones que igualen o excedan una tasa de accidentes predefinida, entonces se identifican como peligrosas. La ventaja de usar las tasas de accidentes es que esta permite hacer comparaciones entre sitios con características similares pero con diferentes niveles de exposición al tránsito. Sin embargo, aunque el uso de los CR direcciona hacia el efecto de la exposición al tránsito, este introduce otro sesgo en la identificación de los sitios peligrosos cuando se aplican a caminos de bajo volumen de tránsito. Por ejemplo, podría considerarse dos accidentes por año un valor bajo desde el punto de vista de la frecuencia, sin embargo, en un camino de bajo volumen de tránsito, este podría resultar en una tasa alta de accidentes. (ej. Para 1 km de sección y un periodo de 1 año, dos accidentes podrían resultar en un CR mayor que 2 si el volumen de tránsito es menor que 2700 veh/día). Por consiguiente, identificar sitios peligrosos basados exclusivamente en tasas de accidentes puede ser engañoso. 2.3 MÉTODO DE LA TASA DE FRECUENCIA Para direccionar las desventajas de usar cualquiera de las mediciones de tasa o frecuencia, muchos investigadores como Zegeer y Deen (1977) sugirieron el uso de ambas CF y CR para identificar sitios propensos a accidentes. Usualmente, los sitios que igualan el criterio de frecuencia se seleccionan primero y entonces se ordenan usando el criterio de la tasa. Sin embargo algunas agencias usan la tasa para seleccionar sitios y la frecuencia para ordenar. Otras agencias, definen un criterio doble donde un sitio podría igualar o exceder ambos parámetros tasa y frecuencia de accidentes. 2.4 MÉTODO DE SEVERIDAD El método de la severidad usa la Tasa de Severidad de Accidentes (CSR o ASR por sus siglas en inglés), definida como el peso proporcional de accidentes fatales (F), heridos (I), y sólo-con-daño-a-la-propiedad (PDO) para el número total de accidentes (TOT): 6

100 * F + 10 * I + PDO CSR = TOT (3) Debido a que todos los accidentes tienen peso, en contraste con el accidente PDO, el CSR es conocido también como el Equivalente PDO (EPDO). Por ejemplo, si la porción de accidentes F, I, y PDO de un sitio cualquiera es 1%, 33% y 66% respectivamente, el valor ASR podría ser igual a 4.96. Numerosas jurisdicciones usan pesos diferentes como 100, 10, y 1 como mostramos anteriormente. Sin embargo, el CSR; es una tasa arbitraria que relaciona las proporciones de los accidentes con numerosos niveles de severidad en un sitio dado, resultando algún peso conveniente. Los sitios son ordenados según su valor de EPDO y algunos de ellos podrían igualar o exceder un cierto valor umbral seleccionado. En algunas jurisdicciones se calcula la tasa EPDO dividiendo el EPDO por el volumen de tránsito para tener en cuenta la exposición al mismo. 3. PROBLEMAS PARA IDENTIFICAR LOS SITIOS PELIGROSOS 3.1 PERIODO DE TIEMPO Y LONGITUD DE LA SECCIÓN La selección de la longitud de la sección y el periodo de tiempo de la data acumulada para el cual se calcularán las mediciones de los accidentes es un tema polémico. Por ejemplo, cuando la longitud de una vía se considera muy pequeña, la probabilidad de cero o un accidente tiende hacia la unidad. Cuando la longitud de la vía es larga, el efecto aislado del peligro podría perderse. Zegger (1982), formula que las tasas de accidentes por millón de vehículos devienen en valores inestables y cuestionables para segmentos de autopistas de corta longitud (menos de 0.3 millas ó 0.48 km) incluso cuando se usan muchos datos de años de accidentes y volúmenes. Nicholson (1980) recomendaba dejar de lado las secciones menores a un kilómetro. La selección del tiempo, es también un tema polémico. Un periodo de tiempo muy corto, incrementa súbitamente la probabilidad de una detección de cambios en la ocurrencia de los accidentes. Sin embargo, las consideraciones de confiabilidad estadística indican que se requiere de un periodo de tiempo largo, mientras los periodos largos podrían prevenir la detección rápida de cambios en las tasas de accidentes. En la mayoría de las jurisdicciones viales, se usa comúnmente un periodo de tiempo de uno a tres años, Zegger (1982). 7

3.2 ACCIDENTES OBSERVADOS Y ESPERADOS La frecuencia de accidentes o tasa para una ubicación particular es una variable de tipo aleatoria, cuyo valor verdadero no puede ser pronosticado con absoluta precisión. Esto causa que el proceso de identificación de los sitios peligrosos basados en un historial de accidentes, sea un tema con incertidumbre. Por consiguiente, las medidas de los accidentes pueden ser calculadas basadas en los números esperados de accidentes para una ubicación. El problema, sin embargo, es que este número esperado es generalmente desconocido, entonces pueden utilizarse las técnicas estadísticas para su estimación. 4. TÉCNICAS ESTADÍSTICAS CLÁSICAS PARA IDENTIFICAR SITIOS PELIGROSOS La alta frecuencia de ocurrencia de accidentes en un sitio, no necesariamente significa que esta ubicación particular está realmente propensa a accidentes (zona peligrosa). Esta alta frecuencia podría ser causada por las variaciones aleatorias de la ocurrencia de accidentes. Una técnica óptima de identificación habría de detectar solamente sitios que realmente son peligrosos y no debería identificar ningún sitio no peligroso. Para dirigir esta inquietud, se han desarrollado y usado muchas técnicas estadísticas clásicas para identificar la propensión de sitios para accidentes de tránsito basándose en datas históricas. Típicamente, una ubicación podría identificarse como peligrosa si su medición de accidentes excede algún nivel crítico. La siguiente es una discusión de algunas técnicas estadísticas para identificar sitios peligrosos. 4.1 TÉCNICA DEL INTERVALO DE CONFIANZA Es la técnica más simple para identificar sitios peligrosos, basándose en asumir que la frecuencia de accidentes observados tiene una distribución normal. La técnica involucra el cálculo de un umbral crítico el cual es igual a la media de la muestra, frecuencia o tasa de población de sitios similares, más un múltiplo de la desviación estándar de la muestra. El coeficiente múltiplo depende del grado de confianza decidido. Un sitio es considerado peligroso si: C I = µ + kσ (4) 8

Donde C i es la frecuencia o tasa de accidentes del sitio, µ es la frecuencia media o tasa de la población de sitios similares, es la desviación estándar de la población y k se obtiene de una función de distribución normal (k=1.645 para 95% de nivel de confianza). La confiabilidad de esta técnica ha sido cuestionada puesto que ésta es aparentemente muy sensible a la media de la muestra y a la desviación estándar de la muestra de accidentes tasas o frecuencias. Otro problema con esta técnica es asumir la distribución normal, la cual no tiene en cuenta la naturaleza especial de los accidentes como eventos raros y aleatorios. 4.2 TÉCNICA DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD La técnica estadística de la tasa de control de calidad (Nordon 1956), la cual se basa en procedimientos estadísticos de control de la calidad, parece ser la técnica estadística más extensamente usada entre las agencias viales para identificar los sitios peligrosos. La técnica define como un sitio peligroso si el número de accidentes observado excede un número crítico o si la tasa de accidentes observados excede una tasa crítica de accidentes. La hipótesis principal de la técnica es que el número de accidentes ocurriendo en una ubicación dada, durante un periodo de tiempo dado, puede ser aproximado a una Distribución de Poisson. Esta hipótesis es ampliamente aceptada entre los investigadores de seguridad vial y ha sido muchas veces investigada, resultando apoyada por un extenso cuerpo de evidencias empíricas (Oppe 1982; 1992). Basados en la hipótesis de Poisson, entonces podemos escribir: a n e ( a) P( n) = (5) n! Donde: P(n) = probabilidad de n accidentes que ocurrirán en un sitio dado en un periodo de tiempo dado, y a = número esperado de accidentes en una ubicación dada durante un periodo de tiempo dado La ecuación (5) también puede escribirse como: n e ( m) P( n) = (6) n! λm λ Donde: = tasa de accidentes esperada en accidentes por millón-vehículo-kilómetros y 9

m = número de vehículo kilómetros en millón El valor de a y se toman del número promedio/tasa a lo largo de ubicaciones similares en una región especifica. Basados en la ecuación (6), un límite superior de control U puede calcularse como sigue: Probabilid ad( X U ) = P (7) Donde X = número observado de accidentes, P = Probabilidad límite predefinida. El límite superior de control (el límite crítico), puede calcularse usando una tabla de distribución de Poisson. Sin embargo, calcular el límite superior de control de estas tablas involucra doble interpolación (para a y para X). Nordon (1956) obtuvo aproximaciones satisfactorias para determinar la tasa crítica o número, usando: CN = a + k a + 0.5 (8) 1 CR = λ + k λ / m + (9) 2m Donde k es una constante relacionada con la Probabilidad P como sigue: P Nivel de Importancia K 0.0001 0.01% 3.719 0.0005 0.05% 3.290 0.0010 0.1% 3.090 0.0050 0.5% 2.576 0.0100 1% 2.326 0.0500 5% 1.645 0.1000 10% 1.282 Las ubicaciones que tienen un número de tasa de accidentes más alto que el CN o el CR se consideran propensas a los accidentes, dado que sus desviaciones desde sus medias esperadas no pueden ser razonablemente atribuidas apara la fluctuación aleatoria en la ocurrencia de accidentes. 10

Dado un valor de o a para un grupo de ubicaciones similares (por ejemplo intersecciones señalizadas), se puede trazar un gráfico relacionado el número crítico de accidentes o tasa para la exposición al tráfico de estas ubicaciones. Este gráfico puede usarse entonces para identificar las ubicaciones o sitios peligrosos. Por ejemplo, La Figura 1 muestra la curva de la tasa crítica de accidentes para la categoría de intersecciones urbanas señalizadas basada en datos de tres años de accidentes (1989 1991) del el Ministerio de Transportes y Vías de British Columbia. Figura 1. Tasas Críticas de Accidentes para Intersecciones Urbanas Señalizadas del Ministerio de Transportes y Vías. (Canadá). 4.3 SELECCIÓN DEL MÉTODO DE IDENTIFICACIÓN La mayor parte de las jurisdicciones utilizan más de un método para identificar los sitios o ubicaciones propensas a accidentes de tránsito. Es común usar el método de la tasa de control de calidad en conjunción con el método de frecuencia de accidentes. A pesar de que el método de la frecuencia de accidentes no tiene en cuenta la exposición al tránsito, este es usual para excluir sitios con bajo número de accidentes antes de aplicar el método de la tasa de control de calidad y calcular las tasas críticas. Es también importante usar el método de severidad de accidentes como un método suplementario (Zegeer, 1982) dada la existencia de accidentes severos (con heridos y muertos) mostrando así un análisis justo y completo de esos sitios, tanto como para los sitios con sólo daños a la propiedad. 11

Andelwahab y Sayed (1993), han desarrollado un criterio triple de medición, tal como combinar la frecuencia de accidentes, tasa y severidad y sus valores críticos. La medición identifica un sitio peligroso si: (( CR > RC or CSR > SC ) y CF > FC ) (10) Donde Rc, Sc, y Fc son valores críticos para CR, CSR y CF respectivamente. 5. ASIGNANDO VALORES A LOS ACCIDENTES Muchos métodos de análisis económico (selección y evaluación) de medidas correctivas asignan un valor para diferentes clases de severidad de accidentes. Estos valores se basan en unos costos directos e indirectos para la sociedad. Hay consenso en la literatura al respecto, en definir qué constituyen estos dos costos, especialmente los costos indirectos. Los costos directos son los costos de productos o bienes y servicios deteriorados o consumidos como resultado de los accidentes. Estos costos incluyen: daño a la propiedad, emergencia médica, costos de servicios de transporte, costos de tratamientos médicos y otros costos legales. Los costos indirectos valorizan todas las pérdidas y los cambios irrecuperables que experimentan las personas y la sociedad involucradas en accidentes. (Krag y otros, 1986). Estos costos podrían incluir los bienes y servicios que no será posible producir o desempeñar por los individuos debido a los accidentes y otros costos intangibles como la pena y el sufrimiento. El desacuerdo con qué constituyen los costos indirectos conduce a dos aproximaciones para estimar los costos de los accidentes. La que enfoca el tema desde el punto de vista de pagar económicamente los accidentes y la que toca el tema desde el punto de vista de los costos de capital humano. La que enfoca el tema desde el punto de vista de pagar económicamente los accidentes, procura medir comprensivamente muchos beneficios intangibles tales como la pena y el sufrimiento en la calidad de vida de los individuos involucrados en los accidentes. Por otro lado, la aproximación por el costo del capital humano mide las pérdidas que son reales para la sociedad, ambos, externos e internos para el individuo. Las estimaciones para los costos de los accidentes, para la aproximación por el lado de los costos de capital humano, son significativamente más bajas que aquellos costos que involucran el punto de vista del pago económico. El uso de los costos que involucran el punto de vista del pago económico ha tenido críticas crecientes en los años pasados recientes, 12

favoreciendo el uso de los costos de capital humano. Un estimado reciente de los costos de accidentes (Andelwahab y Sayed, 1993) usando ambas aproximaciones en British Columbia se da en la tabla que se muestra a continuación: Nivel de Accidente Aproximación por los costos de capital humano Aproximación por los costos que involucran el punto de vista económico Accidente fatal CND$1,000,000 CND$2,900,000 Accidente con heridos CND$35,000 CND$100,000 Accidentes sólo con daño a la propiedad CND$5,000 CND$6,000 Tabla 1. Costos de accidentes en British Columbia usando las dos aproximaciones. 13